ヒューズ
【課題】リレー回路を筐体内に収容することに起因する種々の不具合を解消できるヒューズを提供する。
【解決手段】ヒューズ１０Ａは、電源側に接続される第１接続端子部１２、負荷側に接続される第２接続端子部１３、及び、リレー制御回路側に接続される第３接続端子部１４と、第１接続端子部１２に一端側が接続されるヒューズエレメント部１５と、第２接続端子部１４に直接マウントされた半導体リレー１１Ａとを備え、半導体リレー１１Ａは、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路を構成し、ドレイン電極がヒューズエレメント部１５の他端側に、ソース電極が第２接続端子部１３に、ゲート電極が第３接続端子部１４にそれぞれ電気的に接続され、第１〜第３接続端子部１２，１３，１４とヒューズエレメント部１５と半導体リレー１１Ａがモールド樹脂封止部１６で一体化された。
【解決手段】ヒューズ１０Ａは、電源側に接続される第１接続端子部１２、負荷側に接続される第２接続端子部１３、及び、リレー制御回路側に接続される第３接続端子部１４と、第１接続端子部１２に一端側が接続されるヒューズエレメント部１５と、第２接続端子部１４に直接マウントされた半導体リレー１１Ａとを備え、半導体リレー１１Ａは、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路を構成し、ドレイン電極がヒューズエレメント部１５の他端側に、ソース電極が第２接続端子部１３に、ゲート電極が第３接続端子部１４にそれぞれ電気的に接続され、第１〜第３接続端子部１２，１３，１４とヒューズエレメント部１５と半導体リレー１１Ａがモールド樹脂封止部１６で一体化された。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リレー回路を介して負荷への電力供給を制御する回路に使用されるヒューズに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車に搭載される電気接続箱や車載用電子制御ユニットは、バッテリーの電力を所定の負荷に対して分配する機能を有する。かかる従来の電気接続箱１００は、図１０に示すように、バッテリー１０１からの電流が入力され、バッテリー１０１から過大電流が供給されるのを阻止するヒューズ１０２と、ヒューズ１０２を介して供給される電流を負荷１１０に通電したり、非通電としたりする半導体リレー１０３と、半導体リレー１０３を制御するリレー制御回路（図示せず）とを備えている。半導体リレー１０３は、筐体１００ａ内に収容された基板１０４に実装されている。リレー制御回路は、基板１０４に実装される電子部品（図示せず）と基板１０４に形成された回路パターン（図示せず）によって形成されている。筐体１００ａ内の基板１０４に半導体リレー１０３を実装する従来例は、特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、他の従来例としては、図１１に示すように、半導体リレー１０３の替わりにメカニカルリレー１０５を使用する場合もあり、メカニカルリレー１０５は半導体リレー１０３と同様に基板１０４に実装される。図１１において、前記従来例と同一構成箇所には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０００４】
ヒューズ１０２は、図１２に示す如く、電気接続箱１００の筐体１００ａに設けられた音叉端子（図示せず）に装着されるプラグイン式であり、第１接続端子部１０２ａと、これに平行配置された第２接続端子部１０２ｂと、これら端子１０２ａ，１０２ｂ間に介在されたヒューズエレメント部１０２ｃとを備え、相手端子接続箇所を除いた第１及び第２接続端子部１０２ａ，１０２ｂの箇所とヒューズエレメント部１０２ｃがモールド樹脂封止部１０２ｄで封止されることによって一体化されている。ヒューズ１０２が装着される音叉端子は、保守・点検等の利便性より、筐体の外側に設けられている。
【特許文献１】特開２００２−３５９３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来例では、熱源である半導体リレー１０３やメカニカルリレー１０５を筐体１００ａ内の基板１０４に実装するため、基板１０４等に半導体リレー１０３やメカニカルリレー１０５の設置スペースを確保する必要がある。従って、基板１０４、ひいては、基板１０４を内蔵する筐体１００ａが大型化する要因となる。また、リレー回路は熱源であるため、基板１０４等に高放熱材料や高耐熱材料を使用する必要があり、これによって高コスト化する。更に、半導体リレー１０３やメカニカルリレー１０５が故障した場合には、基板１０４全体を交換する必要があり、メンテナンス性が悪い。
【０００６】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、リレー回路を筐体内に収容することに起因する種々の不具合を解消できるヒューズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、電源側に接続される第１接続端子部、負荷側に接続される第２接続端子部、及び、リレー制御回路側に接続される第３接続端子部と、前記第１接続端子部に一端側が接続されるヒューズエレメント部と、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路を構成し、前記ドレイン電極が前記ヒューズエレメント部の他端側に、前記ソース電極が前記第２接続端子部に、前記ゲート電極が前記第３接続端子部にそれぞれ電気的に接続される半導体リレーとを備え、前記第１〜第３接続端子部と前記ヒューズエレメント部と前記半導体リレーが一体化されたことを特徴とするヒューズである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載のヒューズであって、前記半導体リレーは、その一面が前記ドレイン電極、前記ソース電極及び前記ゲート電極の内の任意の一つの電極として形成されていると共に、前記ヒューズエレメント部の他端側に接続される半導体配置電極部を有し、前記半導体配置用電極部に前記半導体リレーが直接マウントされていることを特徴とするヒューズである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１記載のヒューズであって、前記半導体リレーは、その一面が前記ドレイン電極、前記ソース電極及び前記ゲート電極の内の任意の一つの電極として形成されていると共に、前記第２接続端子部に前記半導体リレーが直接マウントされていることを特徴とするヒューズである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２記載のヒューズであって、前記第１接続端子部と前記ヒューズエレメント部は、一体に形成されたことを特徴とするヒューズである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２記載のヒューズであって、前記第１接続端子部と前記ヒューズエレメント部と前記半導体配置用電極部は、一体に形成されたことを特徴とするヒューズである。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１又は請求項２記載のヒューズであって、前記ヒューズエレメント部は低融点金属製で、且つ、ワイヤー状に形成され、このワイヤー状のヒューズエレメント部がワイヤーボンデングされることによって前記第１接続端子部と前記半導体リレーのドレイン電極間に介在されたことを特徴とするヒューズである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１記載のヒューズであって、前記半導体リレーのゲート電極に駆動信号を出力する半導体リレー駆動用素子を有し、前記半導体リレー駆動用素子は、前記第１〜第３接続端子部と前記ヒューズエレメント部と前記半導体リレーと共に一体化されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項７記載のヒューズであって、前記第１〜第３接続端子部と前記半導体リレーと前記半導体リレー駆動用素子は、モールド樹脂封止部で封止されることによって一体化され、前記モールド樹脂封止部より露出された各ヒューズ接続部に前記ヒューズエレメント部が接続され、前記モールド樹脂封止部と前記ヒューズエレメント部がケース内に収容されて全体が一体化されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、ヒューズには半導体リレーが内蔵されるため、半導体リレーを基板などに実装したり、その設置スペースを確保する必要がない。従って、電気接続箱等にリレー機能を持たせる場合には、単にヒューズを電気接続箱等に外付けすれば良いため、電気接続箱内に内蔵する基板、ひいては電気接続箱等の筐体の縮小化になる。基板や筐体の縮小化によって、軽量化、低コスト化になる。また、熱源であるリレー回路を電気接続箱内の基板等に実装する必要がないため、基板等に高放熱材料や高耐熱材料を使用する必要がなく、これによっても低コスト化になる。さらに、半導体リレーが故障した場合には、ヒューズのみを交換すれば良いため、メンテナンス性が向上する。
【００１６】
請求項２の発明によれば、半導体リレーを半導体配置用電極部に実装すれば一つの電極の接続作業が完了するため、ヒューズの製造工程を簡略化できる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、第２接続端子部を半導体リレーの実装面として利用するため、半導体配置用電極部を別途製造する必要がなく、ヒューズ構成の単純化に寄与する。又、半導体リレーと第２接続端子部間を電気的に接続する作業が不要であるため、ヒューズの製造工程を簡略化できる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、第１接続端子部の製造に際してヒューズエレメント部を同時に製造できるため、ヒューズの製造工程を簡略化できる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、第１接続端子部の製造に際してヒューズエレメント部と半導体配置用電極部を同時に製造できるため、ヒューズの製造工程を簡略化できる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、ヒューズエレメント部を簡単に製造できるため、ヒューズ構成を単純化できる。また、ヒューズエレメント部の融点調整が容易にできるため、所望のヒューズ特性を有するヒューズを簡単に製造できる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、ヒューズには半導体リレーと共に半導体リレー駆動用素子も内蔵されるため、電気接続箱等の更なる軽量化、低コスト化になる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、半導体リレーと半導体リレー駆動用素子がモールド樹脂封止部によって外部と完全に隔離されるため、水や埃等による悪影響を確実に回避できる。また、ヒューズエレメント部自体は、モールド樹脂封止部によって封止されないため、過電流の通電によって確実に溶断する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１及び図２は本発明の第１実施形態を示し、図１は電気接続箱の回路等の概念図、図２はヒューズの正面図である。
【００２５】
図１に示すように、電気接続箱１は、電源であるバッテリー２からの電流が入力され、バッテリー２から過大電流が供給されるのを阻止するヒューズ１０Ａと、ヒューズ１０Ａを介して供給される電流を負荷３に対して通電したり、非通電としたりする半導体リレー１１Ａと、半導体リレー１１Ａを制御するリレー制御回路（図示せず）とを備えている。
【００２６】
ヒューズ１０Ａは、プラグイン式のものであり、筐体１ａの外部に配置された音叉端子（図示せず）に装着されている。ヒューズ１０Ａには半導体リレー１１Ａが内蔵されており、その詳しい構成は、下記に詳述する。リレー制御回路（図示せず）は、筐体１ａ内の基板２０に実装された電子部品（図示せず）と基板２０に形成された回路パターン（図示せず）によって形成されている。
【００２７】
次に、ヒューズ１０Ａの詳しい構成を説明する。図２に示すように、ヒューズ１０Ａは、バッテリー２側に接続される第１接続端子部１２と、負荷３側に接続される第２接続端子部１３と、リレー制御回路側に接続される第３接続端子部１４と、ヒューズエレメント部１５と、第２接続端子部１３に実装された半導体リレー１１Ａとを備えている。ヒューズ１０Ａは、各相手端子接続箇所を除く第１〜第３接続端子部１２，１３，１４の箇所、ヒューズエレメント部１５及び半導体リレー１１Ａがモールド樹脂封止部１６で封止されることによって一体化されている。
【００２８】
第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５は一体に形成され、第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５の一端側が連結されている。第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５の一体構造は、例えば、ブスバーの母材にプレス加工と切削加工を施すことによって製造される。
【００２９】
半導体リレー１１Ａは、ＦＥＴ等のベアチップであり、その下面に配置されたソース電極（図示せず）と、上面の一部にそれぞれ配置されたドレイン電極（図示せず）及びゲート電極（図示せず）とを有する。そして、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路が形成されている。ドレイン電極は、ヒューズエレメント部１５の他端側にボンデングワイヤ１７ａを介して電気的に接続されている。ソース電極は、半導体リレー１１Ａが第２接続端子部１３に半田付けされることによって電気的に接続されている。ゲート電極は、第３接続端子部１４にボンデングワイヤ１７ｂを介して電気的に接続されている。
【００３０】
上記構成において、ヒューズ１０Ａには半導体リレー１１Ａが内蔵されるため、従来例のように半導体リレー１１Ａを基板２０などに実装したり、その設置スペースを確保する必要がない。従って、単にヒューズ１０Ａを電気接続箱１等に外付けすれば良いため、電気接続箱１内に内蔵する基板２０、ひいては電気接続箱１等の筐体１ａの縮小化になる。基板２０や筐体１ａの縮小化によって、電気接続箱１の軽量化、低コスト化になる。また、熱源であるリレー回路を電気接続箱１内の基板２０等に実装する必要がないため、基板２０等に高放熱材料や高耐熱材料を使用する必要がなく、これによっても低コスト化になる。さらに、半導体リレー１１Ａが故障した場合には、ヒューズ１０Ａのみを交換すれば良いため、メンテナンス性が向上する。
【００３１】
この第１実施形態では、半導体リレー１１Ａは、その下面がソース電極として形成されている共に、第２接続端子部１３に半導体リレー１１Ａが直接マウントされているので、半導体配置用電極部を別途製造する必要がなく、ヒューズ構成を単純化できる。また、半導体リレー１１Ａと第２接続端子部１３間を電気的に接続する作業が不要であるため、ヒューズ１０Ａの製造工程を簡略化できる。
【００３２】
この第１実施形態では、第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５は、一体に形成されたので、ヒューズ１０Ａの製造工程を簡略化できる。
【００３３】
図３は本発明の第２実施形態のヒューズの正面図である。
【００３４】
図３に示すように、ヒューズ１０Ｂは、バッテリー側に接続される第１接続端子部１２と、負荷側に接続される第２接続端子部１３と、リレー制御回路側に接続される第３接続端子部１４と、ヒューズエレメント部１５と、半導体配置用電極部１８と、半導体配置用電極部１８に実装された半導体リレー１１Ｂとを備えている。ヒューズ１０Ｂは、各相手端子接続箇所を除く第１〜第３接続端子部１２，１３，１４の箇所、ヒューズエレメント部１５、半導体配置用電極部１８及び半導体リレー１１Ｂがモールド樹脂封止部１６で封止されることによって一体化されている。
【００３５】
第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５と半導体配置用電極部１８は一体に形成され、第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５の一端側が連結され、ヒューズエレメント部１５の他端側と半導体配置用電極部１８が連結されている。第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５と半導体配置用電極部１８の一体構造は、例えば、ブスバーの母材にプレス加工と切削加工を施すことによって製造される。
【００３６】
半導体リレー１１Ｂは、ＦＥＴ等のベアチップであり、その下面に配置されたドレイン電極（図示せず）と、上面の一部にそれぞれ配置されたソース電極（図示せず）及びゲート電極（図示せず）とを有する。そして、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路が形成されている。ドレイン電極は、半導体配置用電極部１８に半田付けされることによってヒューズエレメント部１５の他端側に電気的に接続されている。ソース電極は、第２接続端子部１３にボンデングワイヤ１７ｃを介して電気的に接続されている。ゲート電極は、第３接続端子部１４にボンデングワイヤ１７ｄを介して電気的に接続されている。
【００３７】
この第２実施形態のヒューズ１０Ｂにおいても、前記第１実施形態のものと同様に、リレー回路を基板に実装する必要がないことに起因する種々の効果が得られる。
【００３８】
また、この第２実施形態では、半導体リレー１１Ｂは、その下面がドレイン電極として形成されている共に、ヒューズエレメント部１５の他端側に接続される半導体配置用電極部１８を有し、半導体配置用電極部１８に半導体リレー１１Ｂが直接マウントされているので、半導体リレー１１Ｂを半導体配置用電極部１８に実装すれば一つの電極の接続作業が完了するため、ヒューズ１０Ｂの製造工程を簡略化できる。
【００３９】
この第２実施形態では、第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５と半導体配置用電極部１８は、一体に形成されたので、ヒューズ１０Ｂの製造工程を簡略化できる。
【００４０】
図４は本発明の第３実施形態のヒューズの正面図である。
【００４１】
図４に示すように、ヒューズ１０Ｃは、バッテリー側に接続される第１接続端子部１２と、負荷側に接続される第２接続端子部１３と、リレー制御回路側に接続される第３接続端子部１４と、ヒューズエレメント部１５と、第２接続端子部１３に実装された半導体リレー１１Ａとを備えている。ヒューズ１０Ｃは、各相手端子接続箇所を除く第１〜第３接続端子部１２，１３，１４の箇所、ヒューズエレメント部１５Ａ、及び、半導体リレー１１Ａがモールド樹脂封止部１６で封止されることによって一体化されている。
【００４２】
ヒューズエレメント部１５Ａは、低融点金属（例えば、Ｚｎ合金）製で、且つ、ワイヤー状に形成されている。このワイヤー状のヒューズエレメント部１５Ａがワイヤーボンデングされることによって第１接続端子部１２と半導体リレー１１Ａのドレイン電極（図示せず）間に介在されている。
【００４３】
半導体リレー１１Ａは、前記第１実施形態と同様で、ＦＥＴ等のベアチップであり、その下面に配置されたソース電極（図示せず）と、上面の一部にそれぞれ配置されたドレイン電極（図示せず）及びゲート電極（図示せず）とを有する。そして、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路が形成されている。ドレイン電極は、上記したように、ワイヤ状のヒューズエレメント部１５Ａの他端側に電気的に接続されている。ソース電極は、半導体リレー１１Ａが第２接続端子部１３に半田付けされることによって電気的に接続されている。ゲート電極は、第３接続端子部１４にボンデングワイヤ１７ｅを介して電気的に接続されている。
【００４４】
この第３実施形態のヒューズ１０Ｃにおいても、前記第１実施形態のものと同様に、リレー回路を基板２０に実装する必要がないことに起因する種々の効果が得られる。
【００４５】
また、この第３実施形態では、半導体リレー１１Ａは、その下面がソース電極として形成されている共に、第２接続端子部１３に半導体リレー１１Ａが直接マウントされているので、第１実施形態と同様に、半導体配置用電極部を別途製造する必要がなく、ヒューズ構成を単純化できる。また、半導体リレー１１Ａと第２接続端子部１３間を電気的に接続する作業が不要であるため、ヒューズ１０Ｃの製造工程を簡略化できる。
【００４６】
この第３実施形態では、ヒューズエレメント部１５Ａは低融点金属製で、且つ、ワイヤー状に形成され、このワイヤー状のヒューズエレメント部１５Ａがワイヤーボンデングされることによって第１接続端子部１２と半導体リレー１１Ａのドレイン電極間に介在されている。従って、ヒューズエレメント部１５Ａを簡単に製造できるため、ヒューズ構成を簡略化できる。又、ヒューズエレメント部１５Ａの融点調整が容易にできるため、所望のヒューズ特性を有するヒューズ１０Ｃを簡単に製造できる。
【００４７】
図５〜図７は本発明の第４実施形態を示し、図５は電気接続箱の回路等の概念図、図６はヒューズの正面図、図７はヒューズの斜視図である。
【００４８】
図５に示すように、電気接続箱１は、電源であるバッテリー２からの電流が入力され、バッテリー２から過大電流が供給されるのを阻止するヒューズ１０Ｄと、ヒューズ１０Ｄを介して供給される電流を負荷３に対して通電したり、非通電としたりする半導体リレー１１Ａと、半導体リレー１１Ａを駆動する半導体リレー駆動用素子３０Ａと、半導体リレー駆動用素子３０Ａを介して半導体リレー１１Ａを制御するリレー制御回路３１とを備えている。
【００４９】
ヒューズ１０Ｄは、プラグイン式のものであり、筐体１ａの外部に配置された音叉端子（図示せず）に装着されている。ヒューズ１０Ｄには半導体リレー１１Ａ及び半導体リレー駆動用素子３０Ａが内蔵されており、その詳しい構成は、下記に詳述する。リレー制御回路３１は、チャージポンプ回路３１ａと制御スイッチＳＷ１とから構成されている。この実施形態では、半導体リレー１１ＡがＮチャネルＭＯＳ形で、ハイサイド駆動であるため、チャージポンプ回路３１ａが必要である。
【００５０】
次に、ヒューズ１０Ｄの詳しい構成を説明する。図６に示すように、ヒューズ１０Ｄは、バッテリー２側に接続される第１接続端子部１２と、負荷３側に接続される第２接続端子部１３と、リレー制御回路３１側に接続される第３接続端子部１４と、ヒューズエレメント部１５Ｂと、第２接続端子部１３に実装された半導体リレー１１Ａと、同じく第２接続端子部１３に実装される半導体リレー駆動用素子３０Ａと、中継端子部３２とを備えている。
【００５１】
各接続端子部１２，１３，１４、ヒューズエレメント部１５及び中継端子部３２は、それぞれ別体のブスバー材より形成されている。
【００５２】
半導体リレー１１Ａは、ＮチャネルＭＯＳ形のＦＥＴ等のベアチップである。半導体リレー１１Ａは、その下面に配置されたソース電極（図示せず）と、上面の一部にそれぞれ配置されたドレイン電極（図示せず）及びゲート電極（図示せず）とを有する。そして、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路が形成されている。ドレイン電極は、中継端子部３２にボンデングワイヤ１７ｆを介して電気的に接続されている。ソース電極は、半導体リレー１１Ａが第２接続端子部１３に半田付けされることによって電気的に接続されている。ゲート電極は、半導体リレー駆動用素子３０Ａの出力用電極（図示せず）にボンデングワイヤ１７ｇを介して電気的に接続されている。
【００５３】
半導体リレー駆動用素子３０Ａは、ベアチップであり、その下面に配置されたソース側電極（図示せず）と、上面の一部にそれぞれ配置された入力用電極（図示せず）と出力用電極（図示せず）とを有する。ソース側電極は、半導体リレー駆動用素子３０Ａが第２接続端子部１３に半田付けされることによって電気的に接続されている。入力用電極は、第３接続端子部１４にボンデングワイヤ１７ｈを介して接続されている。
【００５４】
各相手端子接続箇所を除く第１〜第３接続端子部１２，１３，１４の箇所、中継端子部３２、半導体リレー１１Ａ及び半導体リレー駆動用素子３０Ａは、モールド樹脂封止部４０で封止されることによって一体化されている。また、第１接続端子部１２と中継端子部３２のヒューズ接続部１２ａ，３２ａは、モールド樹脂封止部４０で封止されることなく外部に露出されている。
【００５５】
ヒューズエレメント部１５Ｂの両端は、モールド樹脂封止部４０より露出された双方のヒューズ接続部１２ａ，３２ａ間に半田付け等によってそれぞれ接続されている。そして、モールド樹脂封止部４０とヒューズエレメント部１５Ｂは、ケース４１内に収容されており、これによってヒューズ１０Ｅは全体として一体化されている（図７参照）。
【００５６】
上記構成において、ヒューズ１０Ｄには半導体リレー１１Ａ及び半導体リレー駆動用素子３０Ａが内蔵されるため、前記第１実施形態と較べて、電気接続箱１等の筐体１ａの更なる縮小化になる。基板や筐体１ａの縮小化によって、電気接続箱１の更なる軽量化、低コスト化になる。又、熱源であるリレー回路を電気接続箱１内の基板等に実装する必要がないため、基板等に高放熱材料や高耐熱材料を使用する必要がなく、これによっても低コスト化になる。更に、半導体リレー１１Ａが故障した場合には、ヒューズ１０Ｄのみを交換すれば良いため、メンテナンス性が向上する。
【００５７】
この第４実施形態では、第１〜第３接続端子部１２，１３，１４と半導体リレー１１Ａと半導体リレー駆動用素子３０Ａは、モールド樹脂封止部４０で封止されることによって一体化され、且つ、モールド樹脂封止部４０より露出された各ヒューズ接続部１２ａ，３２ａにヒューズエレメント部１５Ｂが接続され、モールド樹脂封止部４０とヒューズエレメント部１５Ｂがケース４１内に収容されて全体が一体化されている。従って、半導体リレー１１Ａと半導体リレー駆動用素子３０Ａがモールド樹脂封止部４０によって外部と完全に隔離されるため、水や埃等による悪影響を確実に回避できる。又、ヒューズエレメント部１５Ｂ自体は、モールド樹脂封止部４０によって封止されないため、過電流の通電によって確実に溶断する。
【００５８】
図８及び図９は本発明の第５実施形態を示し、図８は電気接続箱の回路等の概念図、図９はヒューズの正面図である。
【００５９】
図８に示すように、電気接続箱１は、前記第４実施形態と同様に、バッテリー２から過大電流が供給されるのを阻止するヒューズ１０Ｅと、ヒューズ１０Ｅを介して供給される電流を負荷３に対して通電したり、非通電としたりする半導体リレー１１Ｃと、半導体リレー１１Ｃを駆動する半導体リレー駆動用素子３０Ｂと、半導体リレー駆動用素子３０Ｂを介して半導体リレー１１Ｃを制御するリレー制御回路である制御スイッチＳＷ２とを備えている。
【００６０】
ヒューズ１０Ｅは、プラグイン式のものであり、筐体１ａの外部に配置された音叉端子（図示せず）に装着されている。ヒューズ１０Ｅには半導体リレー１１Ｃ及び半導体リレー駆動用素子３０Ｂが内蔵されており、その詳しい構成は、下記に詳述する。この実施形態では、半導体リレー１１ＣはＰチャネルＭＯＳ形であるため、制御スイッチＳＷ２のみで制御可能である。
【００６１】
次に、ヒューズ１０Ｅの詳しい構成を説明する。図９に示すように、ヒューズ１０Ｅは、前記第４実施形態と同様に、バッテリー２側に接続される第１接続端子部１２と、負荷３側に接続される第２接続端子部１３と、制御スイッチＳＷ２側に接続される第３接続端子部１４と、ヒューズエレメント部１５Ｂと、第２接続端子部１３に実装された半導体リレー１１Ｃと、同じく第２接続端子部１３に実装される半導体リレー駆動用素子３０Ｂと、中継端子部３２とを備えている。
【００６２】
各接続端子部１２，１３，１４、ヒューズエレメント部１５及び中継端子部３２は、それぞれ別体のブスバー材より形成されている。
【００６３】
半導体リレー１１Ｃは、ＰチャネルＭＯＳ形のＦＥＴ等のベアチップである。半導体リレー１１Ｃは、その下面に配置されたドレイン電極（図示せず）と、上面の一部にそれぞれ配置されたソース電極（図示せず）及びゲート電極（図示せず）とを有する。そして、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路が形成されている。ドレイン電極は、半導体リレー１１Ｃが第２接続端子部１３に半田付けされることによって電気的に接続されている。ソース電極は、中継端子部３２にボンデングワイヤ１７ｉを介して電気的に接続されている。ゲート電極は、半導体リレー駆動用素子３０Ｂの出力用電極（図示せず）にボンデングワイヤ１７ｊを介して電気的に接続されている。
【００６４】
半導体リレー駆動用素子３０Ｂは、ベアチップであり、その上面の一部にそれぞれ配置されたソース側電極（図示せず）と出力用電極（図示せず）と入力用電極（図示せず）とを有する。ソース用電極は、中継端子部３２にボンデングワイヤ１７ｋを介して接続されている。入力用電極は、第３接続端子部１４にボンデングワイヤ１７ｌを介して接続されている。
【００６５】
各相手端子接続箇所を除く第１〜第３接続端子部１２，１３，１４の箇所、中継端子部３２、半導体リレー１１Ｃ及び半導体リレー駆動用素子３０Ｂは、前記第４実施形態と同様に、モールド樹脂封止部４０で封止されることによって一体化されている。又、第１接続端子部１２と中継端子部３２のヒューズ接続部１２ａ，３２ａは、モールド樹脂封止部４０で封止されることなく外部に露出されている。
【００６６】
ヒューズエレメント部１５Ｂの両端は、モールド樹脂封止部４０より露出された双方のヒューズ接続部１２ａ，３２ａ間に半田付け等によってそれぞれ接続されている。そして、モールド樹脂封止部４０とヒューズエレメント部１５Ｂは、ケース４１内に収容されており、これによってヒューズ１０Ｅは全体として一体化されている。
【００６７】
この第５実施形態においても、前記第４実施形態と同様に、電気接続箱１の軽量化、低コスト化等になる。また、熱源であるリレー回路を電気接続箱１内の基板等に実装する必要がないため、基板等に高放熱材料や高耐熱材料を使用する必要がなく、これによっても低コスト化になる。さらに、半導体リレー１１Ｃが故障した場合には、ヒューズ１０Ｅのみを交換すれば良いため、メンテナンス性が向上する。
【００６８】
この第５実施形態では、前記第４実施形態と同様に、第１〜第３接続端子部１２，１３，１４と半導体リレー１１Ｃと半導体リレー駆動用素子３０Ｂは、モールド樹脂封止部４０で封止されることによって一体化され、且つ、モールド樹脂封止部４０とヒューズエレメント部１５Ｂがケース４１内に収容されて全体が一体化されている。従って、半導体リレー１１Ｃと半導体リレー駆動用素子３０Ｂがモールド樹脂封止部４０によって外部と完全に隔離されるため、水や埃等による悪影響を確実に回避できる。又、ヒューズエレメント部１５Ｂ自体は、モールド樹脂封止部４０によって封止されないため、過電流の通電によって確実に溶断する。
【００６９】
この第５実施形態では、次のような利点がある。つまり、半導体リレー１１ＣがＭＯＳ形ＦＥＴである場合には、ドレイン電極−ソース電極間の耐圧に比べてゲート電極−ソース電極間の耐圧が低い。そのため、静電気などのサージ電流が半導体リレー１１Ｃのゲート電極に加わると、半導体リレー１１Ｃが壊れる可能性が非常に高い。しかし、第５実施形態の構成では、人間等が第３接続端子部１４に触れる等して静電気等のサージ電流が発生しても、半導体駆動用素子３０Ｂのツェナーダイオードでゲート電極−ソース電極間の電圧を一定に維持しているので、サージ電流が半導体リレー駆動用素子３０Ｂによって半導体リレー１１Ｃのゲート電極に直接加わることがないため、静電気等によって半導体リレー１１Ｃが壊れることがない。従って、第５実施形態のヒューズ１０Ｅは、半導体リレー１１Ｃの回路保護を行う必要がないという利点がある。
【００７０】
尚、前記第４及び第５実施形態では、半導体リレー１１Ａ，１１Ｃを第２接続端子部１３に直接マウントしているが、第２実施形態のような半導体配置用電極部を設けてマウントしても良いし、中継端子部３２にマウントするよう構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、電気接続箱の回路等の概念図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示し、ヒューズの正面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示し、ヒューズの正面図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示し、ヒューズの正面図である。
【図５】本発明の第４実施形態を示し、電気接続箱の回路等の概念図である。
【図６】本発明の第４実施形態を示し、ヒューズの正面図である。
【図７】本発明の第４実施形態を示し、ヒューズの斜視図である。
【図８】本発明の第５実施形態を示し、電気接続箱の回路等の概念図である。
【図９】本発明の第５実施形態を示し、ヒューズの正面図である。
【図１０】従来例を示し、電気接続箱の回路等の概念図である。
【図１１】他の従来例を示し、電気接続箱の回路等の概念図である。
【図１２】従来のヒューズの正面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 電気接続箱
１ａ 筐体
２ バッテリー（電源）
３ 負荷
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ ヒューズ
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 半導体リレー
１２ 第１接続端子部
１３ 第２接続端子部
１４ 第３接続端子部
１５，１５Ａ，１５Ｂ ヒューズエレメント部
１６ モールド樹脂封止部
１８ 半導体配置用電極部
３０Ａ，３０Ｂ 半導体リレー駆動用素子
３１ リレー制御回路
４０ モールド樹脂封止部
４１ ケース
ＳＷ２ 制御スイッチ（リレー制御回路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リレー回路を介して負荷への電力供給を制御する回路に使用されるヒューズに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車に搭載される電気接続箱や車載用電子制御ユニットは、バッテリーの電力を所定の負荷に対して分配する機能を有する。かかる従来の電気接続箱１００は、図１０に示すように、バッテリー１０１からの電流が入力され、バッテリー１０１から過大電流が供給されるのを阻止するヒューズ１０２と、ヒューズ１０２を介して供給される電流を負荷１１０に通電したり、非通電としたりする半導体リレー１０３と、半導体リレー１０３を制御するリレー制御回路（図示せず）とを備えている。半導体リレー１０３は、筐体１００ａ内に収容された基板１０４に実装されている。リレー制御回路は、基板１０４に実装される電子部品（図示せず）と基板１０４に形成された回路パターン（図示せず）によって形成されている。筐体１００ａ内の基板１０４に半導体リレー１０３を実装する従来例は、特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、他の従来例としては、図１１に示すように、半導体リレー１０３の替わりにメカニカルリレー１０５を使用する場合もあり、メカニカルリレー１０５は半導体リレー１０３と同様に基板１０４に実装される。図１１において、前記従来例と同一構成箇所には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０００４】
ヒューズ１０２は、図１２に示す如く、電気接続箱１００の筐体１００ａに設けられた音叉端子（図示せず）に装着されるプラグイン式であり、第１接続端子部１０２ａと、これに平行配置された第２接続端子部１０２ｂと、これら端子１０２ａ，１０２ｂ間に介在されたヒューズエレメント部１０２ｃとを備え、相手端子接続箇所を除いた第１及び第２接続端子部１０２ａ，１０２ｂの箇所とヒューズエレメント部１０２ｃがモールド樹脂封止部１０２ｄで封止されることによって一体化されている。ヒューズ１０２が装着される音叉端子は、保守・点検等の利便性より、筐体の外側に設けられている。
【特許文献１】特開２００２−３５９３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来例では、熱源である半導体リレー１０３やメカニカルリレー１０５を筐体１００ａ内の基板１０４に実装するため、基板１０４等に半導体リレー１０３やメカニカルリレー１０５の設置スペースを確保する必要がある。従って、基板１０４、ひいては、基板１０４を内蔵する筐体１００ａが大型化する要因となる。また、リレー回路は熱源であるため、基板１０４等に高放熱材料や高耐熱材料を使用する必要があり、これによって高コスト化する。更に、半導体リレー１０３やメカニカルリレー１０５が故障した場合には、基板１０４全体を交換する必要があり、メンテナンス性が悪い。
【０００６】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、リレー回路を筐体内に収容することに起因する種々の不具合を解消できるヒューズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、電源側に接続される第１接続端子部、負荷側に接続される第２接続端子部、及び、リレー制御回路側に接続される第３接続端子部と、前記第１接続端子部に一端側が接続されるヒューズエレメント部と、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路を構成し、前記ドレイン電極が前記ヒューズエレメント部の他端側に、前記ソース電極が前記第２接続端子部に、前記ゲート電極が前記第３接続端子部にそれぞれ電気的に接続される半導体リレーとを備え、前記第１〜第３接続端子部と前記ヒューズエレメント部と前記半導体リレーが一体化されたことを特徴とするヒューズである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載のヒューズであって、前記半導体リレーは、その一面が前記ドレイン電極、前記ソース電極及び前記ゲート電極の内の任意の一つの電極として形成されていると共に、前記ヒューズエレメント部の他端側に接続される半導体配置電極部を有し、前記半導体配置用電極部に前記半導体リレーが直接マウントされていることを特徴とするヒューズである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１記載のヒューズであって、前記半導体リレーは、その一面が前記ドレイン電極、前記ソース電極及び前記ゲート電極の内の任意の一つの電極として形成されていると共に、前記第２接続端子部に前記半導体リレーが直接マウントされていることを特徴とするヒューズである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２記載のヒューズであって、前記第１接続端子部と前記ヒューズエレメント部は、一体に形成されたことを特徴とするヒューズである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２記載のヒューズであって、前記第１接続端子部と前記ヒューズエレメント部と前記半導体配置用電極部は、一体に形成されたことを特徴とするヒューズである。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１又は請求項２記載のヒューズであって、前記ヒューズエレメント部は低融点金属製で、且つ、ワイヤー状に形成され、このワイヤー状のヒューズエレメント部がワイヤーボンデングされることによって前記第１接続端子部と前記半導体リレーのドレイン電極間に介在されたことを特徴とするヒューズである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１記載のヒューズであって、前記半導体リレーのゲート電極に駆動信号を出力する半導体リレー駆動用素子を有し、前記半導体リレー駆動用素子は、前記第１〜第３接続端子部と前記ヒューズエレメント部と前記半導体リレーと共に一体化されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項７記載のヒューズであって、前記第１〜第３接続端子部と前記半導体リレーと前記半導体リレー駆動用素子は、モールド樹脂封止部で封止されることによって一体化され、前記モールド樹脂封止部より露出された各ヒューズ接続部に前記ヒューズエレメント部が接続され、前記モールド樹脂封止部と前記ヒューズエレメント部がケース内に収容されて全体が一体化されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、ヒューズには半導体リレーが内蔵されるため、半導体リレーを基板などに実装したり、その設置スペースを確保する必要がない。従って、電気接続箱等にリレー機能を持たせる場合には、単にヒューズを電気接続箱等に外付けすれば良いため、電気接続箱内に内蔵する基板、ひいては電気接続箱等の筐体の縮小化になる。基板や筐体の縮小化によって、軽量化、低コスト化になる。また、熱源であるリレー回路を電気接続箱内の基板等に実装する必要がないため、基板等に高放熱材料や高耐熱材料を使用する必要がなく、これによっても低コスト化になる。さらに、半導体リレーが故障した場合には、ヒューズのみを交換すれば良いため、メンテナンス性が向上する。
【００１６】
請求項２の発明によれば、半導体リレーを半導体配置用電極部に実装すれば一つの電極の接続作業が完了するため、ヒューズの製造工程を簡略化できる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、第２接続端子部を半導体リレーの実装面として利用するため、半導体配置用電極部を別途製造する必要がなく、ヒューズ構成の単純化に寄与する。又、半導体リレーと第２接続端子部間を電気的に接続する作業が不要であるため、ヒューズの製造工程を簡略化できる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、第１接続端子部の製造に際してヒューズエレメント部を同時に製造できるため、ヒューズの製造工程を簡略化できる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、第１接続端子部の製造に際してヒューズエレメント部と半導体配置用電極部を同時に製造できるため、ヒューズの製造工程を簡略化できる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、ヒューズエレメント部を簡単に製造できるため、ヒューズ構成を単純化できる。また、ヒューズエレメント部の融点調整が容易にできるため、所望のヒューズ特性を有するヒューズを簡単に製造できる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、ヒューズには半導体リレーと共に半導体リレー駆動用素子も内蔵されるため、電気接続箱等の更なる軽量化、低コスト化になる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、半導体リレーと半導体リレー駆動用素子がモールド樹脂封止部によって外部と完全に隔離されるため、水や埃等による悪影響を確実に回避できる。また、ヒューズエレメント部自体は、モールド樹脂封止部によって封止されないため、過電流の通電によって確実に溶断する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１及び図２は本発明の第１実施形態を示し、図１は電気接続箱の回路等の概念図、図２はヒューズの正面図である。
【００２５】
図１に示すように、電気接続箱１は、電源であるバッテリー２からの電流が入力され、バッテリー２から過大電流が供給されるのを阻止するヒューズ１０Ａと、ヒューズ１０Ａを介して供給される電流を負荷３に対して通電したり、非通電としたりする半導体リレー１１Ａと、半導体リレー１１Ａを制御するリレー制御回路（図示せず）とを備えている。
【００２６】
ヒューズ１０Ａは、プラグイン式のものであり、筐体１ａの外部に配置された音叉端子（図示せず）に装着されている。ヒューズ１０Ａには半導体リレー１１Ａが内蔵されており、その詳しい構成は、下記に詳述する。リレー制御回路（図示せず）は、筐体１ａ内の基板２０に実装された電子部品（図示せず）と基板２０に形成された回路パターン（図示せず）によって形成されている。
【００２７】
次に、ヒューズ１０Ａの詳しい構成を説明する。図２に示すように、ヒューズ１０Ａは、バッテリー２側に接続される第１接続端子部１２と、負荷３側に接続される第２接続端子部１３と、リレー制御回路側に接続される第３接続端子部１４と、ヒューズエレメント部１５と、第２接続端子部１３に実装された半導体リレー１１Ａとを備えている。ヒューズ１０Ａは、各相手端子接続箇所を除く第１〜第３接続端子部１２，１３，１４の箇所、ヒューズエレメント部１５及び半導体リレー１１Ａがモールド樹脂封止部１６で封止されることによって一体化されている。
【００２８】
第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５は一体に形成され、第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５の一端側が連結されている。第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５の一体構造は、例えば、ブスバーの母材にプレス加工と切削加工を施すことによって製造される。
【００２９】
半導体リレー１１Ａは、ＦＥＴ等のベアチップであり、その下面に配置されたソース電極（図示せず）と、上面の一部にそれぞれ配置されたドレイン電極（図示せず）及びゲート電極（図示せず）とを有する。そして、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路が形成されている。ドレイン電極は、ヒューズエレメント部１５の他端側にボンデングワイヤ１７ａを介して電気的に接続されている。ソース電極は、半導体リレー１１Ａが第２接続端子部１３に半田付けされることによって電気的に接続されている。ゲート電極は、第３接続端子部１４にボンデングワイヤ１７ｂを介して電気的に接続されている。
【００３０】
上記構成において、ヒューズ１０Ａには半導体リレー１１Ａが内蔵されるため、従来例のように半導体リレー１１Ａを基板２０などに実装したり、その設置スペースを確保する必要がない。従って、単にヒューズ１０Ａを電気接続箱１等に外付けすれば良いため、電気接続箱１内に内蔵する基板２０、ひいては電気接続箱１等の筐体１ａの縮小化になる。基板２０や筐体１ａの縮小化によって、電気接続箱１の軽量化、低コスト化になる。また、熱源であるリレー回路を電気接続箱１内の基板２０等に実装する必要がないため、基板２０等に高放熱材料や高耐熱材料を使用する必要がなく、これによっても低コスト化になる。さらに、半導体リレー１１Ａが故障した場合には、ヒューズ１０Ａのみを交換すれば良いため、メンテナンス性が向上する。
【００３１】
この第１実施形態では、半導体リレー１１Ａは、その下面がソース電極として形成されている共に、第２接続端子部１３に半導体リレー１１Ａが直接マウントされているので、半導体配置用電極部を別途製造する必要がなく、ヒューズ構成を単純化できる。また、半導体リレー１１Ａと第２接続端子部１３間を電気的に接続する作業が不要であるため、ヒューズ１０Ａの製造工程を簡略化できる。
【００３２】
この第１実施形態では、第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５は、一体に形成されたので、ヒューズ１０Ａの製造工程を簡略化できる。
【００３３】
図３は本発明の第２実施形態のヒューズの正面図である。
【００３４】
図３に示すように、ヒューズ１０Ｂは、バッテリー側に接続される第１接続端子部１２と、負荷側に接続される第２接続端子部１３と、リレー制御回路側に接続される第３接続端子部１４と、ヒューズエレメント部１５と、半導体配置用電極部１８と、半導体配置用電極部１８に実装された半導体リレー１１Ｂとを備えている。ヒューズ１０Ｂは、各相手端子接続箇所を除く第１〜第３接続端子部１２，１３，１４の箇所、ヒューズエレメント部１５、半導体配置用電極部１８及び半導体リレー１１Ｂがモールド樹脂封止部１６で封止されることによって一体化されている。
【００３５】
第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５と半導体配置用電極部１８は一体に形成され、第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５の一端側が連結され、ヒューズエレメント部１５の他端側と半導体配置用電極部１８が連結されている。第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５と半導体配置用電極部１８の一体構造は、例えば、ブスバーの母材にプレス加工と切削加工を施すことによって製造される。
【００３６】
半導体リレー１１Ｂは、ＦＥＴ等のベアチップであり、その下面に配置されたドレイン電極（図示せず）と、上面の一部にそれぞれ配置されたソース電極（図示せず）及びゲート電極（図示せず）とを有する。そして、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路が形成されている。ドレイン電極は、半導体配置用電極部１８に半田付けされることによってヒューズエレメント部１５の他端側に電気的に接続されている。ソース電極は、第２接続端子部１３にボンデングワイヤ１７ｃを介して電気的に接続されている。ゲート電極は、第３接続端子部１４にボンデングワイヤ１７ｄを介して電気的に接続されている。
【００３７】
この第２実施形態のヒューズ１０Ｂにおいても、前記第１実施形態のものと同様に、リレー回路を基板に実装する必要がないことに起因する種々の効果が得られる。
【００３８】
また、この第２実施形態では、半導体リレー１１Ｂは、その下面がドレイン電極として形成されている共に、ヒューズエレメント部１５の他端側に接続される半導体配置用電極部１８を有し、半導体配置用電極部１８に半導体リレー１１Ｂが直接マウントされているので、半導体リレー１１Ｂを半導体配置用電極部１８に実装すれば一つの電極の接続作業が完了するため、ヒューズ１０Ｂの製造工程を簡略化できる。
【００３９】
この第２実施形態では、第１接続端子部１２とヒューズエレメント部１５と半導体配置用電極部１８は、一体に形成されたので、ヒューズ１０Ｂの製造工程を簡略化できる。
【００４０】
図４は本発明の第３実施形態のヒューズの正面図である。
【００４１】
図４に示すように、ヒューズ１０Ｃは、バッテリー側に接続される第１接続端子部１２と、負荷側に接続される第２接続端子部１３と、リレー制御回路側に接続される第３接続端子部１４と、ヒューズエレメント部１５と、第２接続端子部１３に実装された半導体リレー１１Ａとを備えている。ヒューズ１０Ｃは、各相手端子接続箇所を除く第１〜第３接続端子部１２，１３，１４の箇所、ヒューズエレメント部１５Ａ、及び、半導体リレー１１Ａがモールド樹脂封止部１６で封止されることによって一体化されている。
【００４２】
ヒューズエレメント部１５Ａは、低融点金属（例えば、Ｚｎ合金）製で、且つ、ワイヤー状に形成されている。このワイヤー状のヒューズエレメント部１５Ａがワイヤーボンデングされることによって第１接続端子部１２と半導体リレー１１Ａのドレイン電極（図示せず）間に介在されている。
【００４３】
半導体リレー１１Ａは、前記第１実施形態と同様で、ＦＥＴ等のベアチップであり、その下面に配置されたソース電極（図示せず）と、上面の一部にそれぞれ配置されたドレイン電極（図示せず）及びゲート電極（図示せず）とを有する。そして、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路が形成されている。ドレイン電極は、上記したように、ワイヤ状のヒューズエレメント部１５Ａの他端側に電気的に接続されている。ソース電極は、半導体リレー１１Ａが第２接続端子部１３に半田付けされることによって電気的に接続されている。ゲート電極は、第３接続端子部１４にボンデングワイヤ１７ｅを介して電気的に接続されている。
【００４４】
この第３実施形態のヒューズ１０Ｃにおいても、前記第１実施形態のものと同様に、リレー回路を基板２０に実装する必要がないことに起因する種々の効果が得られる。
【００４５】
また、この第３実施形態では、半導体リレー１１Ａは、その下面がソース電極として形成されている共に、第２接続端子部１３に半導体リレー１１Ａが直接マウントされているので、第１実施形態と同様に、半導体配置用電極部を別途製造する必要がなく、ヒューズ構成を単純化できる。また、半導体リレー１１Ａと第２接続端子部１３間を電気的に接続する作業が不要であるため、ヒューズ１０Ｃの製造工程を簡略化できる。
【００４６】
この第３実施形態では、ヒューズエレメント部１５Ａは低融点金属製で、且つ、ワイヤー状に形成され、このワイヤー状のヒューズエレメント部１５Ａがワイヤーボンデングされることによって第１接続端子部１２と半導体リレー１１Ａのドレイン電極間に介在されている。従って、ヒューズエレメント部１５Ａを簡単に製造できるため、ヒューズ構成を簡略化できる。又、ヒューズエレメント部１５Ａの融点調整が容易にできるため、所望のヒューズ特性を有するヒューズ１０Ｃを簡単に製造できる。
【００４７】
図５〜図７は本発明の第４実施形態を示し、図５は電気接続箱の回路等の概念図、図６はヒューズの正面図、図７はヒューズの斜視図である。
【００４８】
図５に示すように、電気接続箱１は、電源であるバッテリー２からの電流が入力され、バッテリー２から過大電流が供給されるのを阻止するヒューズ１０Ｄと、ヒューズ１０Ｄを介して供給される電流を負荷３に対して通電したり、非通電としたりする半導体リレー１１Ａと、半導体リレー１１Ａを駆動する半導体リレー駆動用素子３０Ａと、半導体リレー駆動用素子３０Ａを介して半導体リレー１１Ａを制御するリレー制御回路３１とを備えている。
【００４９】
ヒューズ１０Ｄは、プラグイン式のものであり、筐体１ａの外部に配置された音叉端子（図示せず）に装着されている。ヒューズ１０Ｄには半導体リレー１１Ａ及び半導体リレー駆動用素子３０Ａが内蔵されており、その詳しい構成は、下記に詳述する。リレー制御回路３１は、チャージポンプ回路３１ａと制御スイッチＳＷ１とから構成されている。この実施形態では、半導体リレー１１ＡがＮチャネルＭＯＳ形で、ハイサイド駆動であるため、チャージポンプ回路３１ａが必要である。
【００５０】
次に、ヒューズ１０Ｄの詳しい構成を説明する。図６に示すように、ヒューズ１０Ｄは、バッテリー２側に接続される第１接続端子部１２と、負荷３側に接続される第２接続端子部１３と、リレー制御回路３１側に接続される第３接続端子部１４と、ヒューズエレメント部１５Ｂと、第２接続端子部１３に実装された半導体リレー１１Ａと、同じく第２接続端子部１３に実装される半導体リレー駆動用素子３０Ａと、中継端子部３２とを備えている。
【００５１】
各接続端子部１２，１３，１４、ヒューズエレメント部１５及び中継端子部３２は、それぞれ別体のブスバー材より形成されている。
【００５２】
半導体リレー１１Ａは、ＮチャネルＭＯＳ形のＦＥＴ等のベアチップである。半導体リレー１１Ａは、その下面に配置されたソース電極（図示せず）と、上面の一部にそれぞれ配置されたドレイン電極（図示せず）及びゲート電極（図示せず）とを有する。そして、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路が形成されている。ドレイン電極は、中継端子部３２にボンデングワイヤ１７ｆを介して電気的に接続されている。ソース電極は、半導体リレー１１Ａが第２接続端子部１３に半田付けされることによって電気的に接続されている。ゲート電極は、半導体リレー駆動用素子３０Ａの出力用電極（図示せず）にボンデングワイヤ１７ｇを介して電気的に接続されている。
【００５３】
半導体リレー駆動用素子３０Ａは、ベアチップであり、その下面に配置されたソース側電極（図示せず）と、上面の一部にそれぞれ配置された入力用電極（図示せず）と出力用電極（図示せず）とを有する。ソース側電極は、半導体リレー駆動用素子３０Ａが第２接続端子部１３に半田付けされることによって電気的に接続されている。入力用電極は、第３接続端子部１４にボンデングワイヤ１７ｈを介して接続されている。
【００５４】
各相手端子接続箇所を除く第１〜第３接続端子部１２，１３，１４の箇所、中継端子部３２、半導体リレー１１Ａ及び半導体リレー駆動用素子３０Ａは、モールド樹脂封止部４０で封止されることによって一体化されている。また、第１接続端子部１２と中継端子部３２のヒューズ接続部１２ａ，３２ａは、モールド樹脂封止部４０で封止されることなく外部に露出されている。
【００５５】
ヒューズエレメント部１５Ｂの両端は、モールド樹脂封止部４０より露出された双方のヒューズ接続部１２ａ，３２ａ間に半田付け等によってそれぞれ接続されている。そして、モールド樹脂封止部４０とヒューズエレメント部１５Ｂは、ケース４１内に収容されており、これによってヒューズ１０Ｅは全体として一体化されている（図７参照）。
【００５６】
上記構成において、ヒューズ１０Ｄには半導体リレー１１Ａ及び半導体リレー駆動用素子３０Ａが内蔵されるため、前記第１実施形態と較べて、電気接続箱１等の筐体１ａの更なる縮小化になる。基板や筐体１ａの縮小化によって、電気接続箱１の更なる軽量化、低コスト化になる。又、熱源であるリレー回路を電気接続箱１内の基板等に実装する必要がないため、基板等に高放熱材料や高耐熱材料を使用する必要がなく、これによっても低コスト化になる。更に、半導体リレー１１Ａが故障した場合には、ヒューズ１０Ｄのみを交換すれば良いため、メンテナンス性が向上する。
【００５７】
この第４実施形態では、第１〜第３接続端子部１２，１３，１４と半導体リレー１１Ａと半導体リレー駆動用素子３０Ａは、モールド樹脂封止部４０で封止されることによって一体化され、且つ、モールド樹脂封止部４０より露出された各ヒューズ接続部１２ａ，３２ａにヒューズエレメント部１５Ｂが接続され、モールド樹脂封止部４０とヒューズエレメント部１５Ｂがケース４１内に収容されて全体が一体化されている。従って、半導体リレー１１Ａと半導体リレー駆動用素子３０Ａがモールド樹脂封止部４０によって外部と完全に隔離されるため、水や埃等による悪影響を確実に回避できる。又、ヒューズエレメント部１５Ｂ自体は、モールド樹脂封止部４０によって封止されないため、過電流の通電によって確実に溶断する。
【００５８】
図８及び図９は本発明の第５実施形態を示し、図８は電気接続箱の回路等の概念図、図９はヒューズの正面図である。
【００５９】
図８に示すように、電気接続箱１は、前記第４実施形態と同様に、バッテリー２から過大電流が供給されるのを阻止するヒューズ１０Ｅと、ヒューズ１０Ｅを介して供給される電流を負荷３に対して通電したり、非通電としたりする半導体リレー１１Ｃと、半導体リレー１１Ｃを駆動する半導体リレー駆動用素子３０Ｂと、半導体リレー駆動用素子３０Ｂを介して半導体リレー１１Ｃを制御するリレー制御回路である制御スイッチＳＷ２とを備えている。
【００６０】
ヒューズ１０Ｅは、プラグイン式のものであり、筐体１ａの外部に配置された音叉端子（図示せず）に装着されている。ヒューズ１０Ｅには半導体リレー１１Ｃ及び半導体リレー駆動用素子３０Ｂが内蔵されており、その詳しい構成は、下記に詳述する。この実施形態では、半導体リレー１１ＣはＰチャネルＭＯＳ形であるため、制御スイッチＳＷ２のみで制御可能である。
【００６１】
次に、ヒューズ１０Ｅの詳しい構成を説明する。図９に示すように、ヒューズ１０Ｅは、前記第４実施形態と同様に、バッテリー２側に接続される第１接続端子部１２と、負荷３側に接続される第２接続端子部１３と、制御スイッチＳＷ２側に接続される第３接続端子部１４と、ヒューズエレメント部１５Ｂと、第２接続端子部１３に実装された半導体リレー１１Ｃと、同じく第２接続端子部１３に実装される半導体リレー駆動用素子３０Ｂと、中継端子部３２とを備えている。
【００６２】
各接続端子部１２，１３，１４、ヒューズエレメント部１５及び中継端子部３２は、それぞれ別体のブスバー材より形成されている。
【００６３】
半導体リレー１１Ｃは、ＰチャネルＭＯＳ形のＦＥＴ等のベアチップである。半導体リレー１１Ｃは、その下面に配置されたドレイン電極（図示せず）と、上面の一部にそれぞれ配置されたソース電極（図示せず）及びゲート電極（図示せず）とを有する。そして、ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路が形成されている。ドレイン電極は、半導体リレー１１Ｃが第２接続端子部１３に半田付けされることによって電気的に接続されている。ソース電極は、中継端子部３２にボンデングワイヤ１７ｉを介して電気的に接続されている。ゲート電極は、半導体リレー駆動用素子３０Ｂの出力用電極（図示せず）にボンデングワイヤ１７ｊを介して電気的に接続されている。
【００６４】
半導体リレー駆動用素子３０Ｂは、ベアチップであり、その上面の一部にそれぞれ配置されたソース側電極（図示せず）と出力用電極（図示せず）と入力用電極（図示せず）とを有する。ソース用電極は、中継端子部３２にボンデングワイヤ１７ｋを介して接続されている。入力用電極は、第３接続端子部１４にボンデングワイヤ１７ｌを介して接続されている。
【００６５】
各相手端子接続箇所を除く第１〜第３接続端子部１２，１３，１４の箇所、中継端子部３２、半導体リレー１１Ｃ及び半導体リレー駆動用素子３０Ｂは、前記第４実施形態と同様に、モールド樹脂封止部４０で封止されることによって一体化されている。又、第１接続端子部１２と中継端子部３２のヒューズ接続部１２ａ，３２ａは、モールド樹脂封止部４０で封止されることなく外部に露出されている。
【００６６】
ヒューズエレメント部１５Ｂの両端は、モールド樹脂封止部４０より露出された双方のヒューズ接続部１２ａ，３２ａ間に半田付け等によってそれぞれ接続されている。そして、モールド樹脂封止部４０とヒューズエレメント部１５Ｂは、ケース４１内に収容されており、これによってヒューズ１０Ｅは全体として一体化されている。
【００６７】
この第５実施形態においても、前記第４実施形態と同様に、電気接続箱１の軽量化、低コスト化等になる。また、熱源であるリレー回路を電気接続箱１内の基板等に実装する必要がないため、基板等に高放熱材料や高耐熱材料を使用する必要がなく、これによっても低コスト化になる。さらに、半導体リレー１１Ｃが故障した場合には、ヒューズ１０Ｅのみを交換すれば良いため、メンテナンス性が向上する。
【００６８】
この第５実施形態では、前記第４実施形態と同様に、第１〜第３接続端子部１２，１３，１４と半導体リレー１１Ｃと半導体リレー駆動用素子３０Ｂは、モールド樹脂封止部４０で封止されることによって一体化され、且つ、モールド樹脂封止部４０とヒューズエレメント部１５Ｂがケース４１内に収容されて全体が一体化されている。従って、半導体リレー１１Ｃと半導体リレー駆動用素子３０Ｂがモールド樹脂封止部４０によって外部と完全に隔離されるため、水や埃等による悪影響を確実に回避できる。又、ヒューズエレメント部１５Ｂ自体は、モールド樹脂封止部４０によって封止されないため、過電流の通電によって確実に溶断する。
【００６９】
この第５実施形態では、次のような利点がある。つまり、半導体リレー１１ＣがＭＯＳ形ＦＥＴである場合には、ドレイン電極−ソース電極間の耐圧に比べてゲート電極−ソース電極間の耐圧が低い。そのため、静電気などのサージ電流が半導体リレー１１Ｃのゲート電極に加わると、半導体リレー１１Ｃが壊れる可能性が非常に高い。しかし、第５実施形態の構成では、人間等が第３接続端子部１４に触れる等して静電気等のサージ電流が発生しても、半導体駆動用素子３０Ｂのツェナーダイオードでゲート電極−ソース電極間の電圧を一定に維持しているので、サージ電流が半導体リレー駆動用素子３０Ｂによって半導体リレー１１Ｃのゲート電極に直接加わることがないため、静電気等によって半導体リレー１１Ｃが壊れることがない。従って、第５実施形態のヒューズ１０Ｅは、半導体リレー１１Ｃの回路保護を行う必要がないという利点がある。
【００７０】
尚、前記第４及び第５実施形態では、半導体リレー１１Ａ，１１Ｃを第２接続端子部１３に直接マウントしているが、第２実施形態のような半導体配置用電極部を設けてマウントしても良いし、中継端子部３２にマウントするよう構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、電気接続箱の回路等の概念図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示し、ヒューズの正面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示し、ヒューズの正面図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示し、ヒューズの正面図である。
【図５】本発明の第４実施形態を示し、電気接続箱の回路等の概念図である。
【図６】本発明の第４実施形態を示し、ヒューズの正面図である。
【図７】本発明の第４実施形態を示し、ヒューズの斜視図である。
【図８】本発明の第５実施形態を示し、電気接続箱の回路等の概念図である。
【図９】本発明の第５実施形態を示し、ヒューズの正面図である。
【図１０】従来例を示し、電気接続箱の回路等の概念図である。
【図１１】他の従来例を示し、電気接続箱の回路等の概念図である。
【図１２】従来のヒューズの正面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 電気接続箱
１ａ 筐体
２ バッテリー（電源）
３ 負荷
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ ヒューズ
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 半導体リレー
１２ 第１接続端子部
１３ 第２接続端子部
１４ 第３接続端子部
１５，１５Ａ，１５Ｂ ヒューズエレメント部
１６ モールド樹脂封止部
１８ 半導体配置用電極部
３０Ａ，３０Ｂ 半導体リレー駆動用素子
３１ リレー制御回路
４０ モールド樹脂封止部
４１ ケース
ＳＷ２ 制御スイッチ（リレー制御回路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源側に接続される第１接続端子部、負荷側に接続される第２接続端子部、及び、リレー制御回路側に接続される第３接続端子部と、
前記第１接続端子部に一端側が接続されるヒューズエレメント部と、
ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路を構成し、前記ドレイン電極が前記ヒューズエレメント部の他端側に、前記ソース電極が前記第２接続端子部に、前記ゲート電極が前記第３接続端子部にそれぞれ電気的に接続される半導体リレーとを備え、
前記第１〜第３接続端子部と前記ヒューズエレメント部と前記半導体リレーが一体化されたことを特徴とするヒューズ。
【請求項２】
請求項１記載のヒューズであって、
前記半導体リレーは、その一面が前記ドレイン電極、前記ソース電極及び前記ゲート電極の内の任意の一つの電極として形成されていると共に、前記ヒューズエレメント部の他端側に接続される半導体配置電極部を有し、前記半導体配置用電極部に前記半導体リレーが直接マウントされていることを特徴とするヒューズ。
【請求項３】
請求項１記載のヒューズであって、
前記半導体リレーは、その一面が前記ドレイン電極、前記ソース電極及び前記ゲート電極の内の任意の一つの電極として形成されていると共に、前記第２接続端子部に前記半導体リレーが直接マウントされていることを特徴とするヒューズ。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載のヒューズであって、
前記第１接続端子部と前記ヒューズエレメント部は、一体に形成されたことを特徴とするヒューズ。
【請求項５】
請求項２記載のヒューズであって、
前記第１接続端子部と前記ヒューズエレメント部と前記半導体配置用電極部は、一体に形成されたことを特徴とするヒューズ。
【請求項６】
請求項１又は請求項２記載のヒューズであって、
前記ヒューズエレメント部は低融点金属製で、且つ、ワイヤー状に形成され、このワイヤー状のヒューズエレメント部がワイヤーボンデングされることによって前記第１接続端子部と前記半導体リレーのドレイン電極間に介在されたことを特徴とするヒューズ。
【請求項７】
請求項１記載のヒューズであって、
前記半導体リレーのゲート電極に駆動信号を出力する半導体リレー駆動用素子を有し、前記半導体リレー駆動用素子は、前記第１〜第３接続端子部と前記ヒューズエレメント部と前記半導体リレーと共に一体化されたことを特徴とするヒューズ。
【請求項８】
請求項７記載のヒューズであって、
前記第１〜第３接続端子部と前記半導体リレーと前記半導体リレー駆動用素子は、モールド樹脂封止部で封止されることによって一体化され、前記モールド樹脂封止部より露出された各ヒューズ接続部に前記ヒューズエレメント部が接続され、前記モールド樹脂封止部と前記ヒューズエレメント部がケース内に収容されて全体が一体化されたことを特徴とするヒューズ。
【請求項１】
電源側に接続される第１接続端子部、負荷側に接続される第２接続端子部、及び、リレー制御回路側に接続される第３接続端子部と、
前記第１接続端子部に一端側が接続されるヒューズエレメント部と、
ゲート電極に入力される制御信号に基づいてドレイン電極とソース電極間が導通・非導通とされるリレー回路を構成し、前記ドレイン電極が前記ヒューズエレメント部の他端側に、前記ソース電極が前記第２接続端子部に、前記ゲート電極が前記第３接続端子部にそれぞれ電気的に接続される半導体リレーとを備え、
前記第１〜第３接続端子部と前記ヒューズエレメント部と前記半導体リレーが一体化されたことを特徴とするヒューズ。
【請求項２】
請求項１記載のヒューズであって、
前記半導体リレーは、その一面が前記ドレイン電極、前記ソース電極及び前記ゲート電極の内の任意の一つの電極として形成されていると共に、前記ヒューズエレメント部の他端側に接続される半導体配置電極部を有し、前記半導体配置用電極部に前記半導体リレーが直接マウントされていることを特徴とするヒューズ。
【請求項３】
請求項１記載のヒューズであって、
前記半導体リレーは、その一面が前記ドレイン電極、前記ソース電極及び前記ゲート電極の内の任意の一つの電極として形成されていると共に、前記第２接続端子部に前記半導体リレーが直接マウントされていることを特徴とするヒューズ。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載のヒューズであって、
前記第１接続端子部と前記ヒューズエレメント部は、一体に形成されたことを特徴とするヒューズ。
【請求項５】
請求項２記載のヒューズであって、
前記第１接続端子部と前記ヒューズエレメント部と前記半導体配置用電極部は、一体に形成されたことを特徴とするヒューズ。
【請求項６】
請求項１又は請求項２記載のヒューズであって、
前記ヒューズエレメント部は低融点金属製で、且つ、ワイヤー状に形成され、このワイヤー状のヒューズエレメント部がワイヤーボンデングされることによって前記第１接続端子部と前記半導体リレーのドレイン電極間に介在されたことを特徴とするヒューズ。
【請求項７】
請求項１記載のヒューズであって、
前記半導体リレーのゲート電極に駆動信号を出力する半導体リレー駆動用素子を有し、前記半導体リレー駆動用素子は、前記第１〜第３接続端子部と前記ヒューズエレメント部と前記半導体リレーと共に一体化されたことを特徴とするヒューズ。
【請求項８】
請求項７記載のヒューズであって、
前記第１〜第３接続端子部と前記半導体リレーと前記半導体リレー駆動用素子は、モールド樹脂封止部で封止されることによって一体化され、前記モールド樹脂封止部より露出された各ヒューズ接続部に前記ヒューズエレメント部が接続され、前記モールド樹脂封止部と前記ヒューズエレメント部がケース内に収容されて全体が一体化されたことを特徴とするヒューズ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−３１１２０４（Ｐ２００８−３１１２０４Ａ）
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３１７４４（Ｐ２００７−２３１７４４）
【出願日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]